Защита деталей приборов от коррозии

Страница 2

в) избирательной (рис. 1в), при которой разрушается одна структурная составляющая сплава (графитизация чугуна) или один компонент сплава (обесцинкование латуней);

2) местную коррозию (2а – 2и) охватывающую отдельные участке поверхности металла. Местная коррозия бывает:

а) пятнами (2а) – в виде отдельных пятен (например, коррозия латуни в морской воде);

б) язвами (2б) - коррозионное разрушение, имеющее вид раковины (например, коррозия стали в грунте);

в) точечной (питтинг) (2в) – в виде отдельных точечных поражений (например, коррозия аустенитной хромоникелевой стали в морской воде);

г) сквозной (2г), которая вызывает разрушение металла насквозь (например, при точечной или язвенной коррозии листового металла);

д) нитевидной (2д), распространяющейся в виде нитей преимущественно под неметаллическими защитными покрытиями (например, на углеродистой стали под пленкой лака);

е) подповерхностной (2е), начинающейся с поверхности, но преимущественно распространяющейся под поверхностью металла таким образом, что разрушение и продукты коррозии оказываются сосредоточенными в некоторых областях внутри металла; подповерхностная коррозия часто вызывает вспучивание металла и его расслоение (например, образование пузырей на поверхности недоброкачественного прокатанного листового металла при коррозии или травлении);

ж) межкристаллитной (2ж), распространяющейся по границам кристаллитов (зерен) металла (например, коррозия замедленного охлаждения или нагрева при 5000 С); этот вид коррозии особенно опасен тем, что, не изменяя часто внешнего вида металлической конструкции, ведет к быстрой потере металлом прочности и пластичности;

з) ножевой (2з) – локализованная коррозия металла, имеющая вид надреза ножом в зоне сплавления сварных соединений в сильно агрессивных средах (например, случаи коррозии сварных швов хромоникелевой стали X 18H10 c повышенным содержание углерода в репкой HNO3);

и) коррозионным растрескиванием – коррозия металла при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических напряжений растяжения с образованием транскристаллитных (2и) или межкристаллитных трещин (например, коррозия некоторых деформируемых сплавов магния с алюминием в атмосфере или воде при наличии растягивающих напряжений и так называемое сезонное растрескивание холодно деформированных альфа- и бетта-латуней, содержащих более 8-10% Zn, при коррозии в атмосфере, содержащей NH3, SO2 и др;

к) коррозионной хрупкостью, приобретенной металлом в результате коррозии (например, водородное охрупчивание труб из высокопрочных сталей в условиях сероводородных нефтяных скважин); под хрупкостью следует понимать свойство материала разрушаться без заметного поглощения механической энергии в необратимой форме.

2. Влияние внешних факторов на скорость электрохимической коррозии.

Из внешних факторов на скорость, вид и характер развития коррозионного процесса наиболее существенное влияние оказывают pH и температура коррозионной среды, состав и концентрация нейтральных растворов, концентрация растворенного кислорода, скорость относительного движения среды.

Влияние pH коррозионной среды. В каждом конкретном случае за вероятным коррозионным поведение того или иного металла в зависимости от pH среды можно проследить по соответствующей диаграмме, построенной в координатах равновесный потенциал – pH при обычной температуре (диаграммы Пурбэ). Диаграмма Пурбэ позволяет однозначно определить область коррозионной устойчивости (или иммунитета), в которой окисление металла термодинамически невозможно, а также прогнозировать область его пассивного и коррозионно-активного состояния. Диаграмма не всегда может дать однозначный ответ о коррозионном поведении металла, так как она характеризует его равновесное состояние, а коррозионный процесс является всегда неравновесным и подвержен влиянию многих кинетических факторов.

Влияние pH на скорость коррозии значительно зависит от природы металла. В зависимости от этого для обычной температуры металлы можно разделить на пять групп.

Группа I – благородные металлы и в известной степени Ti, на коррозию которых pH не оказывает влияния. В эту группу входят Pt, Au, Ag и др.

Группа II – атмосферные металлы, достаточно устойчивые в нейтральной среде, но неустойчивые в кислых и щелочных средах. К ним относятся Zn, Al, Pb, Sn.

Группа III – металлы, полностью устойчивые в кислых и нейтральных средах, но сильно корродирующие в щелочных средах. Такими металлами являются Mo, W и Та.

Группа IV – металлы, которые слабо корродируют в нейтральной и щелочной средах, но скорость их коррозии повышается в сильнокислых средах. В эту группу входят Ni, Co, Cd.

Группа V – металлы, неустойчивые в кислых средах и умеренно корродирующие в нейтральной области; в щелочной области их устойчивость повышается, достигая максимума при pH 12 – 14. к этой группе относятся Mn, Mg, Cr, Cu и Fe. Коррозия железа при pH выше 14 резка ускоряется вследствие образования растворимого HFeO2- .

Влияние состава и концентрации нейтральных растворов солей. В нейтральных средах коррозия протекает преимущественно с кислородной деполяризацией. Степень влияния нейтральных растворов солей на скорость коррозии зависит от свойств образующихся продуктов коррозии. Труднорастворимые соединения экранируют поверхность металла, в результате чего скорость коррозии уменьшается.

Нитраты, хлориды, а зачастую и сульфаты образуют с металлами растворимые соединения, которые не экранируют поверхность металла, что способствует повышению скорости коррозии. Активизирующее действие растет в ряду: иодиды, бромиды, хлориды, фториды.

Влияние солей, склонных к гидролизу, таких, как хлорид алюминия и ацетат натрия, зависит от того, насколько изменился pH среды после гидролиза.

При повышении концентрации нейтральных солей до определенных значений обычно увеличивается и скорость коррозии вследствие повышения электропроводности раствора, а в случае хлоридов – также из-за активирующего влияния ионов хлора. При дальнейшем увеличении концентрации растворимость кислорода, участвующего в катодной реакции, падает и скорость коррозии уменьшается.

Влияние кислорода. Скорость коррозии металлов в нейтральных растворах существенно зависит от концентрации растворенного в коррозионной среде кислорода, который обеспечивает протекание катодной реакции. В большинстве случаев кислород поступает из атмосферы, и скорость коррозии в соответствии с механизмом диффузионной кинетики электрохимического процесса прямо пропорциональна его концентрации. Линейная зависимость наблюдается до тех пор, пока не будет достигнута достаточно высокая концентрация кислорода, после чего поверхность металла начинает пассивироваться. Содержание кислорода к коррозионной среде зависит как от состава и концентрации солей, так и от температуры, условий перемешивания и других факторов, определяющих его растворимость в данной среде.

Неравномерный перенос кислорода к поверхности металла вызывает местную коррозию, скорость которой зависит от степени неравномерности аэрации.

Влияние температуры. Если коррозионный процесс идет с водородной деполяризацией, то при увеличении температуры одновременно повышается и скорость коррозии. Основной причиной этого является понижение перенапряжения катодного процесса, ускорение диффузии и уменьшение электрического сопротивления среды.

Скорость коррозионных процессов, протекающих с кислородной деполяризацией, при значительном повышении температуры понижается вследствие уменьшения растворимости кислорода. Повышение температуры иногда приводит к пассивированию металла.

Влияние скорости относительного движения коррозионной среды. Скорость коррозии не зависит от того, что находится в движении – металл или коррозионная среда. Скорость относительного движения существенно влияет на коррозионные процессы, идущие с кислородной деполяризацией, так как благодаря движению концентрация кислорода в приэлектродном слое увеличивается. Продукты коррозии, пассивирующие поверхность металла, при движении отслаиваются, что приводит к повышению скорости коррозии. При больших скоростях относительного движения повышение концентрации кислорода может привести к пассивации поверхности металла. При очень высокой скорости наблюдается коррозионная эрозия, т. е. Комбинированное электрохимическое и эрозионное разрушение металла.